Nacque a Salerno il 17 luglio del 1909. La sua infanzia e la sua adolescenza furono piuttosto travagliate. Fratello del pittore Alessandro Gatto, compì i primi studi al liceo classico Torquato Tasso della sua città natale, mostrandosi portato per le materie letterarie, in particolare l'italiano, e poco incline alla matematica. Al liceo scoprì la propria passione per la poesia e la letteratura.

Nel 1926 si iscrisse all'Università degli Studi di Napoli Federico II, che dovette tuttavia abbandonare qualche anno dopo a causa di difficoltà economiche.

Sposò la figlia del suo professore di matematica, Agnese Jole Turco, con la quale, all'età di 21 anni, fuggì a Milano. Ebbero due figlie, Marina e Paola.

Nel capoluogo lombardo, dove risiedette dal maggio del 1934, tra i suoi amici più assidui vi furono Cesare Zavattini, Alessandro Tofanelli, Leonardo Sinisgalli, Orazio Napoli e Domenico Cantatore, coi quali frequentava i caffè cittadini.

La sua vita fu piuttosto irrequieta e movimentata, anche dal punto di vista lavorativo: dapprima commesso di libreria, poi istitutore di collegio, correttore di bozze, giornalista, insegnante.

Nonostante nel 1935 avesse partecipato ai Littoriali della cultura e dell'arte dei Gruppi universitari fascisti, già nel 1936 fu arrestato per antifascismo e trascorse sei mesi nel carcere di San Vittore a Milano.

Durante quegli anni Gatto collaborò ai più innovatori periodici e riviste di cultura letteraria (Italia letteraria, Rivista Letteratura, Circoli, Primato, Ruota). Nel 1938, con la collaborazione di Vasco Pratolini, fondò la rivista Campo di Marte per commissione dell'editore Vallecchi, ma il periodico durò un solo anno. Fu comunque questa una esperienza significativa per il poeta, che ebbe modo di cimentarsi nella letteratura militante di maggior impegno.

Campo di Marte (il cui primo numero uscì il 1º agosto 1938) era nato come quindicinale di azione letteraria e artistica, con l'intento di educare il pubblico a comprendere la produzione artistica in tutti i suoi generi. La rivista si ricollegava al cosiddetto ermetismo fiorentino.

Nel 1941 Gatto ricevette la nomina a ordinario di Letteratura italiana, per "chiara fama", presso il Liceo Artistico di Bologna e iniziò pure una collaborazione con la rivista Primato di Giuseppe Bottai, sulla quale pubblicò con continuità poesie e recensioni letterarie.

Nel 1944, iscrittosi al PCI, iniziò a collaborare a Rinascita e, dopo la liberazione di Milano, nell'aprile 1945, all'Unità.

Fu poi inviato speciale de L'Unità assumendo una posizione di primo piano nella letteratura di ispirazione comunista[6]. Nel 1951 si dimise dal partito e diventò un comunista "dissidente". Il poeta, nel 1946, incontrerà la donna più importante della sua vita, la pittrice triestina Graziana Pentich per la quale abbandonò la moglie e le figlie e da cui ebbe due figli, Teodoro e Leone. La vita del poeta sarà segnata, nel 1963, dal dolore per la scomparsa di Teodoro, mentre Leone morirà soltanto tre mesi dopo la morte del poeta.

L'8 marzo del 1976 Gatto si trovava a Grosseto e si mise in viaggio lungo l'Aurelia diretto a Roma, a bordo di una Mini Minor alla cui guida si trovava Paola Maria Minucci. L'auto finì fuori strada nei pressi della Torba di Capalbio e il poeta fu trasportato d'urgenza a Orbetello dove, per via delle condizioni ormai critiche, si decise di caricarlo sull'ambulanza in direzione dell'Ospedale di Grosseto. Alfonso Gatto spirò alle ore 16:10 mentre si trovava ancora a Orbetello.